摘要 結(jié)合相關(guān)規(guī)范，歸納總結(jié)了高層民用建筑地下室通風(fēng)系統(tǒng)和排煙設(shè)計的幾種常見形式，并分析了各種系統(tǒng)的優(yōu)缺點。
關(guān)鍵字 高層民用建筑 排煙 通風(fēng) 防火
在民用建筑的消防設(shè)計中，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計是其中比較重要的部分。因為排煙設(shè)計是確保 排除著火的防煙分區(qū)產(chǎn)生的煙氣并防止煙氣向其其它防煙分區(qū)擴散。這樣，火災(zāi)時候處于建筑物內(nèi)的人員就可以成功疏散。最大限度的減少火災(zāi) 時候的人員傷亡。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計也是暖通專業(yè)設(shè)計的重要內(nèi)容。該系統(tǒng)主要是滿足室內(nèi)人員的新風(fēng)需求，有時還可以達(dá)到消除室內(nèi)余熱余濕的目的。
在高層民用建筑地下室的設(shè)計中，暖通空調(diào)專業(yè)的設(shè)計任務(wù)通常是包括地下室的消防設(shè)計（防排煙設(shè)計）和平時的通風(fēng)設(shè)計兩方面。而防排煙設(shè)計（在本文中只涉及排煙設(shè)計）又包括排煙系統(tǒng)和補風(fēng)系統(tǒng)（補風(fēng)系統(tǒng)為排煙時候補給新風(fēng)的系統(tǒng)）。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計包括送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)。雖然防排煙設(shè)計和通風(fēng)設(shè)計的使用功能和使用時間各不同，但考慮到排風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)都是從室內(nèi)將空氣煙氣排出室外，送風(fēng)系統(tǒng)和補風(fēng)系統(tǒng)都是將空氣由室外送至室內(nèi)。相同的氣流走向使得它們有共用的可能。因而，地下室的防排煙設(shè)計和平時通風(fēng)換氣的系統(tǒng)設(shè)計中常常有以下幾種形式：
對于平時排風(fēng)和火災(zāi)時排煙系統(tǒng)
1.排風(fēng)和排煙共用同一系統(tǒng)。排煙風(fēng)機采用雙速風(fēng)機，高速排煙，低速排風(fēng)。
2.排風(fēng)和排煙共用一個管道系統(tǒng)，排煙風(fēng)機和排風(fēng)風(fēng)機獨立設(shè)置；排風(fēng)口和排煙口獨立設(shè)置。
3.排風(fēng)和排煙分別設(shè)置獨立的系統(tǒng)。
對于送風(fēng)和補風(fēng)系統(tǒng)
a.送風(fēng)和補風(fēng)共用同一系統(tǒng)，風(fēng)機采用雙速風(fēng)機，高速補風(fēng)，低速送風(fēng)。
b.送風(fēng)和補風(fēng)共用同一管道系統(tǒng)，送風(fēng)機和補風(fēng)機獨立設(shè)置。
c.送風(fēng)系統(tǒng)和補風(fēng)系統(tǒng)分別獨立設(shè)置。
下面筆者就這六種系統(tǒng)的優(yōu)缺點做以簡要分析。
一、排風(fēng)排煙系統(tǒng)。
《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（下簡稱《高規(guī)》）中規(guī)定：“擔(dān)負(fù)一個防煙分區(qū)排煙或凈空高度大于6.00m的不劃分防煙分區(qū)的房間時，應(yīng)按每平方米面積不小于60m3/h計算（單臺風(fēng)機最小排煙量不應(yīng)小于7200m3/h）。”，“擔(dān)負(fù)兩個或兩個以上防煙分區(qū)排煙時，應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計算。”，“設(shè)置機械排煙的地下室，應(yīng)同時設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，且送風(fēng)量不宜小于排煙量的50％。”
（一）排風(fēng)排煙共用同一系統(tǒng)。即形式1。為方便說明，舉個例子：
排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)圖示
如上圖所示A、B、C三個房間建筑面積分別為300m2、100m2、100m2，層高3.5m，A、B、C各是一個防煙分區(qū)。平時通風(fēng)的換氣次數(shù)要求為6次/h，并要求風(fēng)機置于A房間側(cè)。
則排煙風(fēng)機的排煙量為
300×120=36000m3/h
排風(fēng)量為
（300+100+100）×3.5×6=10500m3/h
所以風(fēng)機選用雙速風(fēng)機，高速排煙，排煙量36000m3/h。低速排風(fēng)，排風(fēng)量10500m3/h
這種系統(tǒng)的最主要優(yōu)點就是節(jié)省初投資，而且消防風(fēng)機在平時一直處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。而不像形式2和形式3的系統(tǒng)那樣消防風(fēng)機平時停滯不用。從而保證了消防風(fēng)機在火災(zāi)期間能夠正常運行。
但是這種系統(tǒng)也有很多缺點。
缺點之一就是低速運行時候的消防風(fēng)機排風(fēng)量一般大于平時通風(fēng)時所計算的排風(fēng)量。
缺點之二是管道系統(tǒng)的控制有矛盾存在：
排風(fēng)系統(tǒng)要求采用常開風(fēng)口進行排風(fēng)，且各個支管間及各個風(fēng)口的風(fēng)量分配要求相對嚴(yán)格，當(dāng)僅僅依靠風(fēng)管的截面積的變化達(dá)不到風(fēng)量分配的要求時應(yīng)采用風(fēng)量調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)；而排煙系統(tǒng)要求排煙風(fēng)口常閉。因著火時只開啟著火的防煙分區(qū)的風(fēng)口進行排煙，所以不需考慮各個支管段的風(fēng)量平衡問題。
所以，一旦采用排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)時就存在以下幾種矛盾：
一是風(fēng)口的開閉問題。如果采用常閉風(fēng)口在排煙時是可以的，但是不滿足排風(fēng)要求；如果采用常開風(fēng)口，排風(fēng)情況是滿足的，但在著火時，高速運行的排煙風(fēng)機從著火的防煙分區(qū)排走的是煙氣，而從其它的未著火的區(qū)域排走的就是潔凈空氣了。這會使排煙的效果顯著降低。
二是風(fēng)量調(diào)節(jié)問題。前文提及在風(fēng)道的斷面改變對風(fēng)量的調(diào)節(jié)沒有作用的情況下應(yīng)設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)通風(fēng)時候的風(fēng)量，但是調(diào)節(jié)閥的設(shè)置會改變排煙時候的煙氣通道的截面積，增加排煙系統(tǒng)的阻力。
缺點之三是這種系統(tǒng)在平時低速運行時因為風(fēng)量和電功率都比較大，所以噪音問題也不可忽視。
（二）排風(fēng)排煙系統(tǒng)共用風(fēng)管，不共用風(fēng)機系統(tǒng)
正是由于排風(fēng)排煙共用系統(tǒng)存在諸多的不足，因而在設(shè)計中也有采用排風(fēng)排煙共用風(fēng)管系統(tǒng)的。即形式2。仍舊沿用上個例子的建筑底圖來說明。那么，這種系統(tǒng)的圖示如下：
排風(fēng)排煙共用風(fēng)管系統(tǒng)圖示
這種形式具體來說就是除了風(fēng)管是共用的，風(fēng)機和風(fēng)口都是獨立的。再具體一點就是排風(fēng)是采用低噪音的排風(fēng)機，排風(fēng)口采用帶電控閥門的百葉風(fēng)口。排風(fēng)時候的風(fēng)量調(diào)節(jié)可以通過電控閥門來實現(xiàn)，著火時百葉風(fēng)口又可以通過電控閥門關(guān)閉。排煙時采用單速排煙風(fēng)機排煙，排煙口采用常閉排煙風(fēng)口。排煙風(fēng)口和帶電控閥門的百葉風(fēng)口都設(shè)置在同一風(fēng)管上。合用風(fēng)管系統(tǒng)在運行時即能滿足平時通風(fēng)對風(fēng)口風(fēng)機和噪音的要求，又能滿足著火時排煙的要求，但是這種系統(tǒng)電氣控制相對復(fù)雜。也由于排風(fēng)口的電動閥門的采用，初投資未必會比（一）系統(tǒng)節(jié)約多少。（三）排煙和排風(fēng)系統(tǒng)各自獨立設(shè)置即相當(dāng)于前文提到的系統(tǒng)3。還用前面的建筑底圖，則該系統(tǒng)的圖示如下：
排風(fēng)排煙獨立設(shè)置系統(tǒng)圖示
該系統(tǒng)的突出優(yōu)點就是控制簡單。但是兩套系統(tǒng)各自獨立，可能會增加部分工程造價，而且，風(fēng)管占用的較多的建筑空間。
綜上所述，以上三種形式各有優(yōu)缺點。所以在進行地下室的排風(fēng)排煙設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮初投資、系統(tǒng)控制和運行費用等多方面因素
二、送風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)。
補風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置目的是在著火時形成向排煙口的氣流流動，而有效排煙。所以，著火時，應(yīng)該是哪個防煙分區(qū)有排煙哪里就有補風(fēng)。也就是說，哪個防煙分區(qū)著火，相應(yīng)的補風(fēng)風(fēng)口打開。其它沒有著火的防煙分區(qū)的補風(fēng)系統(tǒng)是否啟動，一些相關(guān)規(guī)范沒有具體要求。送風(fēng)系統(tǒng)是保證平時通風(fēng)換氣用的，是為了補充新風(fēng)或消除室內(nèi)余熱余濕而設(shè)置的。因而各個送風(fēng)口要求常開，而且還要采取有效措施保證各個風(fēng)口的風(fēng)量和噪聲符合要求。
（一）送風(fēng)補風(fēng)共用同一系統(tǒng)
當(dāng)采用送風(fēng)補風(fēng)共用同一系統(tǒng)時，即形式a。按照通風(fēng)設(shè)計的要求，風(fēng)口常開。則送風(fēng)總管道的風(fēng)量是各個房間的送風(fēng)量的和，補風(fēng)量也應(yīng)該為各個房間補風(fēng)量的和，還是應(yīng)用上面在排煙排風(fēng)系統(tǒng)中采用的例子來說明，那么該系統(tǒng)的圖示就如下圖所示：
送風(fēng)補風(fēng)共用系統(tǒng)圖示
根據(jù)條件平時通風(fēng)時候的總送風(fēng)量為（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h；
根據(jù)《高規(guī)》著火時補風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)為300×120×50%＝18000 m3/h。
按照形式a就應(yīng)該選用雙速風(fēng)機，高速時候補風(fēng)，風(fēng)量按照18000 m3/h選擇，低速的時候送風(fēng)，風(fēng)量按照10500m3/h選擇。
這種系統(tǒng)的優(yōu)點就是節(jié)省初投資，而且由于補風(fēng)機在平時是低速運行的，不像形式b和形式c那樣補風(fēng)機放置不用，從而保證補風(fēng)機在火災(zāi)情況下能夠正常運行。但是這種系統(tǒng)也有不足之處：其一是在送風(fēng)時，為了達(dá)到對送風(fēng)量的調(diào)節(jié)，除了改變風(fēng)道斷面，還可能設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的采用會在補風(fēng)時增加補風(fēng)系統(tǒng)的阻力。其二是沒有著火的防煙分區(qū)也進行了補風(fēng)。而且在防煙分區(qū)比較多的情況下，補風(fēng)量和送風(fēng)量會有較大差別，一個風(fēng)機的高低速轉(zhuǎn)換能否滿足要求就得具體條件具體分析了。
（二）送風(fēng)補風(fēng)共用風(fēng)道，不共用風(fēng)機
如果采用形式b。還是相同的房間和參數(shù)，當(dāng)采用送風(fēng)補風(fēng)合用一個風(fēng)管道系統(tǒng)的時候，可以有兩種形式，一種形式的系統(tǒng)圖示為（形式b的方案一）：
送風(fēng)補風(fēng)共用風(fēng)管系統(tǒng)圖示一
送風(fēng)口和補風(fēng)口均采用電動閥門控制開閉，平時通風(fēng)時送風(fēng)口開啟，總的送風(fēng)量為：（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h
著火時只開啟著火部位的補風(fēng)口，其余的補風(fēng)口和送風(fēng)口全部關(guān)閉，因此，補風(fēng)風(fēng)量為最大的補風(fēng)區(qū)域的補風(fēng)量：300×120×50%＝18000 m3/h。
補風(fēng)機風(fēng)量按照18000 m3/h選擇，送風(fēng)機的風(fēng)量按照10500m3/h選擇。
形式b的方案一可以實現(xiàn)送風(fēng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)要求，也可以實現(xiàn)補風(fēng)系統(tǒng)的要求。即可以通過送風(fēng)口上的調(diào)節(jié)閥的開度和風(fēng)管斷面的改變實現(xiàn)送風(fēng)量的設(shè)計要求。著火時電動關(guān)閉送風(fēng)口，只打開著火部位的補風(fēng)風(fēng)口，真正的做到哪里排煙哪里補風(fēng)。但是，系統(tǒng)控制復(fù)雜。
形式b的另一種形式的系統(tǒng)圖示為（形式b的方案二）：
系統(tǒng)圖示如下圖示：
送風(fēng)補風(fēng)共用風(fēng)管系統(tǒng)圖示二
風(fēng)口采用常開風(fēng)口，送風(fēng)機和補風(fēng)機分開設(shè)置，則送風(fēng)風(fēng)量：（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h
補風(fēng)風(fēng)量：300×120×50%＝18000 m3/h。
補風(fēng)機風(fēng)量按照18000 m3/h選擇，送風(fēng)機風(fēng)量按照10500m3/h選擇。
這種系統(tǒng)的初投資較形式b的方案一要節(jié)省得多。系統(tǒng)的控制也相對簡單。但是由于這種形式只是照形式a多增加了一臺風(fēng)機，所以它也有補風(fēng)不能按照防煙分區(qū)控制和送風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)對補風(fēng)系統(tǒng)阻力有影響的缺點。
（三）送風(fēng)補風(fēng)獨立設(shè)置系統(tǒng)
如果采用形式c，即當(dāng)上面的房間采用送風(fēng)補風(fēng)分別獨立設(shè)置時：送風(fēng)口采用常開風(fēng)口，著火時送風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉。這時形式c有兩種系統(tǒng)，各個系統(tǒng)圖示如下圖：
送風(fēng)補風(fēng)獨立設(shè)置系統(tǒng)圖示一
送風(fēng)補風(fēng)獨立設(shè)置系統(tǒng)圖示二
總的送風(fēng)量為送風(fēng)風(fēng)量：
（300+100+100）×3.5×6＝10500m3/h，
送風(fēng)風(fēng)量可以通過風(fēng)道斷面的變化和設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥等措施加以調(diào)節(jié)。由于送風(fēng)系統(tǒng)獨立，所以并不會因此而對補風(fēng)系統(tǒng)有任何影響。
補風(fēng)系統(tǒng)單獨設(shè)置時，可以有兩種形式：一種是采用帶電動閥門的常閉補風(fēng)口（如方案一圖示），著火時只是打開著火部位的補風(fēng)口，補風(fēng)風(fēng)量為
300×120×50%＝18000 m3/h。
這種系統(tǒng)控制相對復(fù)雜，但是可以做到只對著火的防煙分區(qū)進行補風(fēng)。而且因為補風(fēng)風(fēng)量比較小，補風(fēng)機和風(fēng)管道系統(tǒng)都比較小。所以可以節(jié)省一部分初投資，但是，帶電動閥門的常閉風(fēng)口卻使初投資有所增加。
補風(fēng)系統(tǒng)單獨設(shè)置的另一種形式是采用常開風(fēng)口（如方案二圖示），此時該補風(fēng)系統(tǒng)的補風(fēng)風(fēng)量為
300×120×50%＝18000 m3/h。
所以，總結(jié)來說形式c的最突出優(yōu)點就是送風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)不會相互干擾。但是，該系統(tǒng)的初投資比較大。而且占用了較多的建筑空間，如果處理不好，還會發(fā)生風(fēng)管道交叉、打架等情況。
因而在送風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中，究竟采用何種方案，首先應(yīng)根據(jù)工程實際，綜合考慮系統(tǒng)的可靠性、初投資、設(shè)備運行的經(jīng)濟性等確定。
參考文獻
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